CN202696943U - 一种太阳能防灾应急灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能防灾应急灯，包括灯体和电路板，电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路和电压检测电路；蓄电池通过蓄电池充电电路与外部电源接口电连接，该外部电源接口包括太阳能板插座；控制器设置有控制信号输入端口、照明使能端口和电压采集端口；控制信号输入端口经开关键接地；照明使能端口与照明驱动电路的使能端电连接，照明驱动电路电连接在照明电源接口的低电位端与地之间，照明电源接口的高电位端与蓄电池的正极电连接；电压检测电路输出的电压信号输入至电压采集端口。本实用新型的太阳能防灾应急灯以控制器作为电路主控，实现了智能照明和充放电管理。

Description

一种太阳能防灾应急灯

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能防灾应急灯，特别涉及该太阳能防灾应急灯的照明和充电控制电路。 

背景技术

现有的应急灯照明灯具，采用市电供给电源，不节能环保。控制电路一般不具有智能照明和充放电管理，造成蓄电池得不到相应的保护，影响其使用寿命。另外，现有照明控制电路无法进行功能扩展，应用局限性大，该种应用局限性特别体现在防灾应急的应用中。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可利用太阳能充电和可实现智能照明和充放电管理的太阳能防灾应急灯。 

本实用新型采用的技术方案为：一种太阳能防灾应急灯，包括灯体和电路板，所述电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路、电压检测电路和DC接口充电电路； 

所述蓄电池通过蓄电池充电电路与外部电源接口电连接，所述外部电源接口包括太阳能板插座； 

所述控制器设置有控制信号输入端口、照明使能端口和电压采集端口；所述控制信号输入端口经开关键接地；所述照明使能端口与照明驱动电路的使能端电连接，所述照明驱动电路电连接在照明电源接口的低电位端与地之间，所述照明电源接口的高电位端与蓄电池的正极电连接；所述电压检测电路输出的电压信号输入至电压采集端口； 

所述照明驱动电路包括均电连接在低电位端与地之间的高挡和低挡照明驱动电路，所述照明使能端口包括高挡和低挡电压使能端口，所述高挡和低挡电压使能端口分别与高挡和低挡照明驱动电路的使能端电连接； 

所述控制器设置的充电使能端口与DC接口充电电路的使能端电连接；以及， 

所述灯体的LED灯板的电源连接端子与所述照明电源接口电连接，所述LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED。 

优选地，所述蓄电池充电电路包括第八开关管和第五开关管，以及作为外部电源接口的DC插座和所述太阳能板插座，所述蓄电池充电电路的正极端子经第一二极管与第八开关管的集电极电连接；所述第八开关管的发射极与蓄电池的正极电连接；所述第八开关管的基极一支路经第二十四电阻与其集电极电连接，另一支路经稳压管、第五二极管和第五电容与其集电极电连接；所述DC插座的正输入端，以及太阳能板插座的正输入端均与蓄电池充电电路的正极端子电连接，所述DC插座的负输入端接地，所述太阳能板插座的负输入端经二个反接的二极管接地，二个反接二极管间的电位点与第五电容和第五二极管间的电位点电连接； 

所述蓄电池充电电路的正极端子经第二十二电阻与第五开关管的基级电连接，第五开关管的基级经第二十八电阻接地，集电极与控制器的充电状态信号输入端口电连接，发射极直接接地。 

优选地，所述蓄电池充电电路还包括第七开关管和第六开关管，所述蓄电池充电电路的正极端子经第一二极管与第六开关管的源极电连接，所述第六开关管的漏极与蓄电池的正极电连接；所述第六开关管的栅极一支路经第二十三电阻与其源极电连接，另一支路经第二十五电阻与第七开关管的集电极电连接；所述第七开关管的发射极接地，基极作为电流使能端经第二十七电阻与控制器设置的电流使能控制端口电连接。 

优选地，所述电路板还包括充电状态指示电路，所述充电状态指示电路包括充饱状态显示灯和充电显示灯，所述控制器的冲饱信号输出端口经第十八电阻和充饱状态显示灯接地，所述控制器的充电指示信号输出端口经第十九电阻和充电显示灯接地。 

优选地，所述高挡照明驱动电路包括第三开关管，所述第三开关管的栅极作为高挡照明驱动电路的使能端与高挡电压使能端口电连接；所述低挡照明驱动电路包括第四开关管和与其串联的分压电路，所述第四开关管的栅极作为低挡照明驱动电路的使能端与低挡电压使能端口电连接。 

优选地，所述DC接口充电电路包括第一开关管、第二开关管、稳压器和DC接口，所述第一开关管的源极与蓄电池的正极电连接，栅极经第二电阻与第二开关管的集电极电连接，漏极与稳压器的输入端电连接；所述蓄电池的正极与第一开关管的栅极之间电连接有第一电阻，第二开关管的发射极接地，基极作为DC接口充电电路的使能端经第四电阻与充电使能端口电连接； 

所述稳压器的输出端与DC接口的第四端子电连接，DC接口的第一端子经第七电阻接地，DC接口的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，所述 DC接口的第三端子与第一分压电路的一分压点电连接，所述DC接口的第二端子与第二分压电路的一分压点电连接。 

优选地，所述控制器还设置有与DC接口的第一端子电连接的电流检测端口，所述电流检测端口经电容接地。 

本实用新型的有益效果为：本实用新型的太阳能防灾应急灯以控制器(如单片机)作为电路主控，实现了智能照明和充放电管理。该太阳能防灾应急灯的特点为：具有高挡、低挡、USB5V输出3种负载工作模式；具有放电低压过放控制，有效保护蓄电池，最大限度延长蓄电池使用寿命；具有充电过充控制，有效保护蓄电池，最大限度延长蓄电池使用寿命；具有充电/照明自动识别功能，充电时自动关闭负载输出，保证最大功率点充电，提高充电效率；具有手机充电功能，最大500MA电流输出，适用于市面上大部分手机和数码产品充电；蓄电池低电压提示功能，实时监控蓄电池电压状态，低压提示灯快速闪烁，提示蓄电池电压低需要及时充电。 

附图说明

图1示出了本实用新型所述太阳能防灾应急灯的电路板的部分电路结构，涉及控制器及其连接接口； 

图2示出了本实用新型所述太阳能防灾应急灯的电路板的部分电路结构，涉及照明驱动电路； 

图3示出了本实用新型所述太阳能防灾应急灯的电路板的部分电路结构，涉及DC接口充电电路； 

图4示出了本实用新型所述太阳能防灾应急灯的电路板的部分电路结构，涉及蓄电池充电电路。 

具体实施方式

如图1至4所示，本实用新型的太阳能防灾应急灯包括灯体和电路板，所述电路板包括控制器U1、照明驱动电路1、DC接口充电电路2、蓄电池充电电路3、电压检测电路4和蓄电池5，蓄电池5为控制器U1、照明驱动电路1和DC接口充电电路2供电，外部电源通过蓄电池充电电路3对蓄电池5充电。其中，该控制器U1设置有控制信号输入端口P0.0、照明使能端口、充电使能端口P2.2和电压采集端口P2.6；该控制信号输入端口P0.0经开关键K1接地；该照明使能端口与照明驱动电路1的使能端电连接，该照 明驱动电路电连接在照明电源接口LED-OUT的低电位端I-与地之间，该照明电源接口LED-OUT的高电位端I+与蓄电池5的正极U+电连接，灯体的LED灯板(图中未示出)的电源连接端子分别与照明电源接口LED-OUT的高电位端和低电位端电连接；该电压检测电路4输出的电压信号输入至电压采集端口P2.6，使控制器U1可实时监控蓄电池5的剩余电量；该充电使能端口P2.2与DC接口充电电路2的使能端电连接；该蓄电池5经蓄电池充电电路3与外接电源接口电连接，在蓄电池电量不足时，可在外接电源接口上插装外部电源对蓄电池5充电。本实用新型所述的控制板中，仅采用了一个开关键K1，通过不同的按键方式触发不同的控制信号。在本实施例中，该LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED，如该LED灯板一共具有22颗食人鱼高亮LED。 

如图1和2所示，该照明驱动电路1包括均电连接在低电位端I-与地之间的高挡照明驱动电路和低挡照明驱动电路，相应地，该照明使能端口包括高挡电压使能端口P1.0和低挡电压使能端口P1.1，该高挡和低挡电压使能端口分别与高挡和低挡照明驱动电路的使能端电连接。在本实施例中，控制器U1根据轻按开关键K1的次数选择启动高挡照明驱动电路或者低挡照明驱动电路，以在蓄电池5充满电的状态下提供不同的照明时间。 

该高挡照明驱动电路包括受控于控制器U1经高挡电压使能端口P1.0输出的高挡照明使能信号的第三开关管Q3，该低挡照明驱动电路包括受控于控制器U1经低挡电压使能端口P1.1输出的低挡照明使能信号的第四开关管Q4和与其串联的分压电路。在本实施例中，第三开关管Q3(N沟道增强型MOS管)的漏极与低电位端I-电连接，栅极作为高挡照明驱动电路的使能端一支路经电阻R15接地，另一支路经电阻R14与高挡电压使能端口P1.0电连接，源极接地；在高挡照明使能信号为高电平时，第三开关管Q3导通，提供高挡照明供电。在本实施例中，第四开关管Q4(如N沟道增强型MOS管)的漏极经包括电阻R12和电阻R13的并联电路的分压电路与低电位端I-电连接，栅极作为低挡照明驱动电路的使能端一支路经电阻R16接地，另一支路经电阻R17与低挡电压使能端口P1.1电连接，源极接地；在低挡照明使能信号为高电平时，第四开关管Q4导通，提供低挡照明供电。 

如图1所示，该电压检测电路4包括串联在蓄电池5的正极U+与地(蓄电池5的负极U-接地)之间的电阻R21和R22，电压采集端口P2.6与电阻R21和R22之间的电位点电连接，另外，该电压采集端口P2.6经电容C4接地，起到滤波的作用。 

如图1和3所示，该DC接口充电电路2包括第一开关管Q1(如P沟道增强型MOS 管)、第二开关管Q2(如NPN型三极管)、稳压器U2和DC接口J，第一开关管Q1的源极与蓄电池5的正极U+电连接，栅极经第二电阻R2与第二开关管Q2的集电极电连接，漏极与稳压器U2的输入端Vin电连接；另外，该蓄电池的正极U+与第一开关管Q1的栅极之间电连接有第一电阻R1，第二开关管Q2的发射极接地，基极作为DC接口充电电路2的使能端经第四电阻R4与充电使能端口P2.2电连接。该稳压器U2的输出端Vout与DC接口J的第四端子电连接J4，DC接口J的第一端子经第七电阻R7接地，DC接口J的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，其中，第一分压电路包括串联在一起的第八电阻R8和第九电阻R9，而第二分压电路包括串联在一起的第十电阻R10和第十一电阻R11，该DC接口J的第三端子与第八和第九电阻之间的电位点电连接，该DC接口J的第二端子与第十和第十一电阻之间的电位点电连接。通过该DC接口充电电路2可在DC接口J的第四和第一端子之间提供稳定的DC5.3V输出，其中，最大输出电流为500MA。 

另外，该控制器U1还设置有与DC接口J的第一端子电连接的电流检测端口P0.2，该电流检测端口P0.2经电容C3接地。控制器U1通过采集电容C3两端的电压值判断DC接口充电电路2的负载电流是否超过500MA，如果超过，控制器U1可经充电使能端口P2.2输出低电平，关闭该DC接口充电电路2。 

如图1和4所示，该蓄电池充电电路3包括第八开关管Q8(如NPN型三级型)、第五开关管Q5(如NPN型三极管)、DC插座31和太阳能板插座SB，该蓄电池充电电路3的正极端子经第一二极管D1与第八开关管Q8的集电极电连接；该第八开关管Q8的发射极与蓄电池5的正极电连接；该第八开关管Q8基极一支路经第二十四电阻R24与其集电极电连接，另一支路经稳压管ZD1、第五二极管和第五电容C5与其集电极电连接。该DC插座31的正输入端，以及太阳能板插座SB的正输入端S+均与蓄电池充电电路3的正极端子电连接，而DC插座31的负输入端接地，太阳能板插座SB的负输入端S-经二个反接的二极管D2、D3接地，二极管D2、D3间的电位点与第五电容C5和第五二极管D5间的电位点电连接。该蓄电池充电电路3的正极端子经第二十二电阻R22与第五开关管Q5的基级电连接，第五开关管Q5的基级经第二十八电阻R28接地，其集电极与控制器的充电状态信号输入端口P0.1电连接，其发射极可直接接地。在DC插座31或者太阳能板插座SB插入电源适配器或者和本机配套的太阳能板时，第五开关管Q5导通，充电状态信号输入端口P0.1的电位被拉低，则控制器U1可获知本实用新型的太阳能防灾应急灯正在为蓄电池5充电。 

另外，该蓄电池充电电路3还可以提供小电流充电，其进一步包括第七开关管Q7(如NPN型三极管)和第六开关管(如P沟道增强型MOS管)，该蓄电池充电电路3的正极端子经第一二极管D1与第六开关管Q6的源极电连接，该第六开关管Q6的漏极与蓄电池5的正极电连接。该第六开关管Q6的栅极一支路经第二十三电阻R23与其源极电连接，另一支路经第二十五电阻R25与第七开关管Q7的集电极电连接。该第七开关管Q7的发射极接地，基极作为电流使能端经第二十七电阻R27与控制器U1设置的电流使能控制端口P2.5电连接。 

另外，所述电路板还包括如图1所示的充电状态指示电路，其包括充饱状态显示灯LED2和充电显示灯LED1，该控制器U1的冲饱信号输出端口P2.0经第十八电阻R18和充饱状态显示灯LED2接地，该控制器U1的充电指示信号输出端口P2.1经第十九电阻和充电显示灯LED1接地。 

该蓄电池5的输出电压BAT经第一稳压器U3输入至控制器U1的供电电压输入端VCC，控制器U1的接地端直接接地。 

本实用新型的太阳能防灾应急灯的工作原理如下： 

充电操作步骤： 

插入和本机配套的DC12V/250MA太阳能板，或DC12V/500MA电源适配器到对应充电输入插口，确保插头连线接触良好，此时开始对蓄电池充电，充电显示灯LED1闪烁指示，表示正在充电中。控制器检测的蓄电池电压达到6.6V时充饱状态显示灯LED2闪烁指示，代表蓄电池快要充饱，同时自动转为小电流充电，当蓄电池电压到了6.9V时，充饱状态显示灯LED2恒亮指示，代表蓄电池已经完全充饱，此时过充控制电路启动，停止充电。 

照明操作步骤： 

本机设有蓄电池低电压提示功能，实时监控蓄电池电压状态，当蓄电池低压低于5.6V以下时，充电显示灯LED1快速闪烁，提示蓄电池电压低需要及时充电。本机只有一个轻触开关键K1，分3挡控制，长按开关键3秒进入DC接口充电/关闭模式，短按开关键进入照明高/低挡控制模式，具体操作如下： 

轻按K1开关键第一次，照明模式为默认高挡工作，在蓄电池电压6.6V时，高挡亮度约350LUX，可连续照明约30小时以上。 

轻按K1开关键第二次，照明模式转换为低挡工作，在蓄电池电压6.6V时，低挡亮度约220LUX，可连续照明约60小时以上。 

当蓄电池电压低于5.4V以下时，低压保护电路启动，关闭照明输出，防止蓄电池因过度放电而导致损坏。 

当蓄电池电压高于5.6V以上时，分两种情况： 

(A)，控制器会自动识别是蓄电池回升电压还是蓄电池从高电压放电到低电压。如果是在照明低压保护关闭负载后，蓄电池电压又从5.4以下慢慢回升到5.6V以上，没有按开机键情况下，控制器识别为蓄电池回升电压，默认关闭照明输出，有效保护蓄电池。 

(B)，如果是在照明低压保护关闭负载后，蓄电池电压又从5.4以下慢慢回升到5.6V以上，此时如果按了开机键，只要蓄电池电压高与5.6V以上就可以正常工作，直到蓄电池电压低于5.4V以下，低压保护控制电路启动，关闭输出，以上控制步骤依此循环。 

手机和数码产品充电操作步骤： 

长按K1开关键3秒第一次，DC接口充电功能开启，并有稳定的DC5.3V输出，最大输出电流为500MA，能给手机、MP3、数码相机、小型GPRS卫星导航、游戏机、对讲机等数码产品充电。当蓄电池电压低于5.8V以下时，DC接口充电功能关闭，有效保护蓄电池。当负载电流超过500MA或负载有故障，电流超过设定值500MA时，过流控制电路启动，控制器关闭DC接口电压输出，负载断开或故障排除后，重新长按K1开关键3秒，开启DC接口充电功能，又可以正常给负载充电。长按K1开关键3秒第二次，DC接口输出电压关闭，控制步骤依此循环。 

Claims (7)

1.一种太阳能防灾应急灯，其特征在于：包括灯体和电路板，所述电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路、电压检测电路和DC接口充电电路；

所述蓄电池通过蓄电池充电电路与外部电源接口电连接，所述外部电源接口包括太阳能板插座；

所述控制器设置有控制信号输入端口、照明使能端口和电压采集端口；所述控制信号输入端口经开关键接地；所述照明使能端口与照明驱动电路的使能端电连接，所述照明驱动电路电连接在照明电源接口的低电位端与地之间，所述照明电源接口的高电位端与蓄电池的正极电连接；所述电压检测电路输出的电压信号输入至电压采集端口；

所述照明驱动电路包括均电连接在低电位端与地之间的高挡照明驱动电路和低挡照明驱动电路，所述照明使能端口包括高挡电压使能端口和低挡电压使能端口，所述高挡和低挡电压使能端口分别与高挡和低挡照明驱动电路的使能端电连接；

所述控制器设置的充电使能端口与DC接口充电电路的使能端电连接；以及，

所述灯体的LED灯板的电源连接端子与所述照明电源接口电连接，所述LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED。

2.根据权利要求1所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述蓄电池充电电路包括第八开关管和第五开关管，以及作为外部电源接口的DC插座和所述太阳能板插座，所述蓄电池充电电路的正极端子经第一二极管与第八开关管的集电极电连接；所述第八开关管的发射极与蓄电池的正极电连接；所述第八开关管的基极一支路经第二十四电阻与其集电极电连接，另一支路经稳压管、第五二极管和第五电容与其集电极电连接；所述DC插座的正输入端，以及太阳能板插座的正输入端均与蓄电池充电电路的正极端子电连接，所述DC插座的负输入端接地，所述太阳能板插座的负输入端经二个反接的二极管接地，二个反接二极管间的电位点与第五电容和第五二极管间的电位点电连接；

所述蓄电池充电电路的正极端子经第二十二电阻与第五开关管的基级电连接，第五开关管的基级经第二十八电阻接地，集电极与控制器的充电状态信号输入端口电连接，发射极直接接地。

3.根据权利要求2所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述蓄电池充电电路还包括第七开关管和第六开关管，所述蓄电池充电电路的正极端子经第一二极管与第六开关管的源极电连接，所述第六开关管的漏极与蓄电池的正极电连接；所述第六开关管的栅极一支路经第二十三电阻与其源极电连接，另一支路经第二十五电阻与第七开关管的集电极电连 接；所述第七开关管的发射极接地，基极作为电流使能端经第二十七电阻与控制器设置的电流使能控制端口电连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述电路板还包括充电状态指示电路，所述充电状态指示电路包括充饱状态显示灯和充电显示灯，所述控制器的冲饱信号输出端口经第十八电阻和充饱状态显示灯接地，所述控制器的充电指示信号输出端口经第十九电阻和充电显示灯接地。

5.根据权利要求1所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述高挡照明驱动电路包括第三开关管，所述第三开关管的栅极作为高挡照明驱动电路的使能端与高挡电压使能端口电连接；所述低挡照明驱动电路包括第四开关管和与其串联的分压电路，所述第四开关管的栅极作为低挡照明驱动电路的使能端与低挡电压使能端口电连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述DC接口充电电路包括第一开关管、第二开关管、稳压器和DC接口，所述第一开关管的源极与蓄电池的正极电连接，栅极经第二电阻与第二开关管的集电极电连接，漏极与稳压器的输入端电连接；所述蓄电池的正极与第一开关管的栅极之间电连接有第一电阻，第二开关管的发射极接地，基极作为DC接口充电电路的使能端经第四电阻与充电使能端口电连接；

所述稳压器的输出端与DC接口的第四端子电连接，DC接口的第一端子经第七电阻接地，DC接口的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，所述DC接口的第三端子与第一分压电路的一分压点电连接，所述DC接口的第二端子与第二分压电路的一分压点电连接。

7.根据权利要求6所述的太阳能防灾应急灯，其特征在于：所述控制器还设置有与DC接口的第一端子电连接的电流检测端口，所述电流检测端口经电容接地。 

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